本文關(guān)鍵詞：基于離散元方法的大型球磨機(jī)工作性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：球磨機(jī)具有破碎比大、穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在礦山、冶金、建筑、化工等行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。其大型化一直都是實(shí)際生產(chǎn)的需要和技術(shù)發(fā)展的方向。但是,隨著球磨機(jī)規(guī)格的增大,采用傳統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法對(duì)其磨礦過程進(jìn)行研究的難度增加。球磨機(jī)的滿載起動(dòng)是一個(gè)“暫態(tài)”過程,較難在實(shí)踐中獲得經(jīng)驗(yàn),一直缺乏成熟的結(jié)論可供參考。過去人們一直認(rèn)為球磨機(jī)起動(dòng)過程中的力矩和功率很高,在磨機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)傾向選擇功率較大的電動(dòng)機(jī),雖然滿足了工作要求,但是不具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。調(diào)查顯示,要發(fā)揮大型球磨機(jī)的磨礦效率,必須重視磨機(jī)設(shè)計(jì)、操作等參數(shù)的影響。如果磨礦參數(shù)選擇不當(dāng)會(huì)造成大型球磨機(jī)效率的降低,甚至使其無(wú)法正常工作。目前對(duì)磨礦參數(shù)的研究主要以磨機(jī)功率為評(píng)價(jià)指標(biāo),不能完全反映球磨機(jī)的綜合工作性能。 本文用離散元軟件EDEM建立了球磨機(jī)磨礦的離散元模型,模型中考慮了礦石的影響,力求真實(shí)的再現(xiàn)球磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程。分析了起動(dòng)過程中物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和力矩的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,并以磨機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的力矩和功率為基準(zhǔn)確定了起動(dòng)過程中對(duì)力矩和功率的要求。綜合考慮球磨機(jī)的比功率、襯板磨損速率和顆粒破碎概率對(duì)磨礦參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。主要內(nèi)容如下： (1)了解了離散元方法的計(jì)算思想和軟件發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了離散元仿真中常用的接觸模型,掌握了接觸參數(shù)、時(shí)間步長(zhǎng)的確定方法。 (2)對(duì)球磨機(jī)內(nèi)的物料運(yùn)動(dòng)規(guī)律尤其是拋落運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了研究,計(jì)算得出了最佳轉(zhuǎn)速范圍并給出了常用球磨機(jī)有用功率的計(jì)算公式。 (3)對(duì)起動(dòng)過程磨礦動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究；建立了含有礦石的大型球磨機(jī)的離散元模型,分析了起動(dòng)過程中物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和力矩的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律；結(jié)合正交試驗(yàn)方法,基于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的力矩和功率,分析了球磨機(jī)順利起動(dòng)需要的力矩和功率的最大值。與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比表明當(dāng)物料偏轉(zhuǎn)角度小于休止角時(shí),仿真結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果是比較吻合的,離散元方法能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)起動(dòng)過程中力矩的動(dòng)態(tài)變化過程。當(dāng)起動(dòng)時(shí)間大于3 s時(shí),起動(dòng)過程中球磨機(jī)的最大阻力矩和最大功率都不超過其穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)力矩和功率的2倍。 (4)以球磨機(jī)的比功率、顆粒的破碎概率、襯板-物料碰撞消耗的能量所占的比例作為磨機(jī)工作性能的評(píng)價(jià)指標(biāo),采用均勻設(shè)計(jì)方法建立了仿真方案進(jìn)行仿真,結(jié)合回歸分析技術(shù)對(duì)影響磨機(jī)工作性能的主要工作參數(shù)(轉(zhuǎn)速率、填充率、襯板設(shè)計(jì)參數(shù))進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化。同優(yōu)化前的結(jié)果相比,球磨機(jī)的比功率和顆粒的破碎概率都有明顯增加,而襯板的磨損速率顯著下降；研究結(jié)果還表明,填充率對(duì)比功率和襯板磨損都有顯著影響,是影響磨機(jī)工作性能的最重要的因素。 (5)結(jié)合Hertz理論和介質(zhì)運(yùn)動(dòng)分析,考慮了球磨機(jī)中的沖擊磨礦和磨剝磨礦作用,建立了磨礦性能的評(píng)價(jià)函數(shù),對(duì)填充率和轉(zhuǎn)速率進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果與離散元仿真分析結(jié)果比較吻合,進(jìn)一步驗(yàn)證了離散元模擬結(jié)果的可靠性,也說明了離散元模擬的優(yōu)勢(shì)。 本文的研究可為大型球磨機(jī)的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù),對(duì)提高磨礦效率、降低磨機(jī)能耗和鋼耗具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：大型球磨機(jī) 離散元 起動(dòng) 破碎 參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TD453
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 符號(hào)說明11-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 課題研究的目的及意義13-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 球磨機(jī)磨礦理論分析與試驗(yàn)研究15-16
• 1.2.2 離散元方法在球磨機(jī)中的應(yīng)用研究16-19
• 1.3 主要內(nèi)容19-21
• 第2章 離散元方法的基礎(chǔ)理論21-31
• 2.1 離散元方法的概述21-22
• 2.2 離散元軟件簡(jiǎn)介22-23
• 2.3 接觸模型23-25
• 2.3.1 Hertz-Mindlin(無(wú)滑動(dòng))接觸模型23-24
• 2.3.2 線性彈簧阻尼模型24
• 2.3.3 Hertz-Mindlin黏結(jié)接觸模型24-25
• 2.3.4 移動(dòng)平面接觸模型25
• 2.4 接觸參數(shù)的確定25-26
• 2.4.1 彈性系數(shù)的確定25-26
• 2.4.2 阻尼系數(shù)的確定26
• 2.4.3 摩擦系數(shù)的確定26
• 2.5 接觸搜索及判斷26-27
• 2.6 時(shí)間步長(zhǎng)的計(jì)算27-29
• 2.6.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)方法28
• 2.6.2 瑞利波方法28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-31
• 第3章 球磨機(jī)的介質(zhì)運(yùn)動(dòng)理論及功率計(jì)算31-41
• 3.1 球磨機(jī)中介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)31-32
• 3.2 拋落式工作狀態(tài)下介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方程32-35
• 3.2.1 脫離點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程32-33
• 3.2.2 落回點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程33-34
• 3.2.3 最內(nèi)層球的最小半徑34-35
• 3.3 球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速理論35-37
• 3.4 球磨機(jī)的功率計(jì)算37-41
• 3.4.1 瀉落運(yùn)動(dòng)時(shí)球磨機(jī)的功率37-38
• 3.4.2 拋落運(yùn)動(dòng)時(shí)的功率計(jì)算38-41
• 第4章 球磨機(jī)起動(dòng)過程的離散元模擬分析41-53
• 4.1 起動(dòng)過程的磨礦動(dòng)力學(xué)分析41-42
• 4.1.1 物料的偏轉(zhuǎn)阻力矩分析計(jì)算41-42
• 4.1.2 筒體加速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的阻力矩42
• 4.2 離散元仿真模型的建立42-44
• 4.2.1 建立筒體模型43
• 4.2.2 離散元模型物料參數(shù)的選取43-44
• 4.2.3 根據(jù)填充率估算介質(zhì)和礦料的數(shù)量44
• 4.3 起動(dòng)過程中物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)44-45
• 4.4 球磨機(jī)起動(dòng)力矩45-47
• 4.4.1 離散元預(yù)測(cè)45-47
• 4.4.2 理論計(jì)算結(jié)果47
• 4.4.3 仿真結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析47
• 4.5 不同工況下球磨機(jī)起動(dòng)性能研究47-52
• 4.5.1 確定試驗(yàn)指標(biāo)48
• 4.5.2 確定試驗(yàn)因素和水平48-49
• 4.5.3 試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)結(jié)果49-51
• 4.5.4 確定試驗(yàn)指標(biāo)的最大值51
• 4.5.5 確定因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響程度51-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 基于均勻設(shè)計(jì)方法的球磨機(jī)工作參數(shù)優(yōu)化53-65
• 5.1 確定仿真試驗(yàn)方案53-56
• 5.1.1 確定試驗(yàn)考核指標(biāo)53-54
• 5.1.2 選定試驗(yàn)因素并確定因素水平54-55
• 5.1.3 均勻設(shè)計(jì)表的選擇和試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)55-56
• 5.2 球磨機(jī)的工作性能的離散元仿真分析56-60
• 5.2.1 球磨機(jī)內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析56-58
• 5.2.2 比功率的計(jì)算58
• 5.2.3 顆粒的破碎概率58-59
• 5.2.4 球磨機(jī)中碰撞能量耗散分布59-60
• 5.3 仿真結(jié)果分析60-63
• 5.3.1 數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果60
• 5.3.2 初選優(yōu)化水平組合60
• 5.3.3 回歸分析60-63
• 5.4 綜合評(píng)定確定最優(yōu)磨礦參數(shù)組合63-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 第6章 球磨機(jī)磨礦性能的非線性優(yōu)化65-71
• 6.1 沖擊參數(shù)分析65
• 6.2 磨礦性能65-66
• 6.2.1 沖擊磨礦66
• 6.2.2 磨剝磨礦性能66
• 6.3 磨礦性能優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型66-69
• 6.3.1 目標(biāo)函數(shù)66-67
• 6.3.2 設(shè)計(jì)變量67
• 6.3.3 約束條件67-69
• 6.4 優(yōu)化結(jié)果69-70
• 6.5 本章小結(jié)70-71
• 第7章 結(jié)論與展望71-73
• 7.1 結(jié)論71-72
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)72
• 7.3 不足與展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 作者簡(jiǎn)介及其在學(xué)期間所取得的研究成果77-79
• 致謝79

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 鄧?yán)^業(yè);大型半自磨機(jī)回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度研究[D];吉林大學(xué);2012年

2 暢曉亮;球磨實(shí)驗(yàn)機(jī)磨礦的離散元數(shù)值仿真分析[D];昆明理工大學(xué);2012年

3 鄧榮根;基于離散元超細(xì)混合及粉碎的仿真[D];華東理工大學(xué);2013年

4 雷強(qiáng);基于離散元的物料破碎機(jī)理研究[D];江西理工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于離散元方法的大型球磨機(jī)工作性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：295809